Los investigadores descubrieron una nueva forma de diseñar dispositivos optoelectrónicos al estirar un material bidimensional sobre una plataforma fotónica de silicio. Utilizando este método, tensorestrónicos acuñados por un equipo dirigido por el profesor Volker Sorger de la Universidad George Washington, los investigadores demostraron por primera vezvez que un material 2D envuelto alrededor de una guía de ondas fotónicas de silicio a nanoescala crea un fotodetector novedoso que puede operar con alta eficiencia en la longitud de onda crítica de la tecnología de 1550 nanómetros.
Tal nueva fotodetección puede avanzar en comunicaciones futuras y sistemas informáticos, especialmente en áreas emergentes como el aprendizaje automático y las redes neuronales artificiales.
La demanda de datos cada vez mayor de las sociedades modernas requiere una conversión más eficiente de las señales de datos en el dominio óptico, desde Internet de fibra óptica a dispositivos electrónicos, como un teléfono inteligente o una computadora portátil. Este proceso de conversión de señales ópticas a eléctricas se realiza mediantefotodetector, un elemento fundamental en las redes ópticas.
Los materiales 2D tienen propiedades científicas y tecnológicamente relevantes para los fotodetectores. Debido a su fuerte absorción óptica, el diseño de un fotodetector basado en materiales 2D permitiría una fotoconversión mejorada y, por lo tanto, una transmisión de datos y telecomunicaciones más eficientes. Sin embargo, los materiales semiconductores 2D,como los de la familia de dichoslcogenuros de metales de transición, hasta ahora, no han podido funcionar de manera eficiente en las longitudes de onda de las telecomunicaciones debido a su gran intervalo de banda óptica y baja absorción.
Strainoptronics proporciona una solución a esta deficiencia y agrega una herramienta de ingeniería para que los investigadores modifiquen las propiedades eléctricas y ópticas de los materiales 2D y, por lo tanto, los pioneros fotodetectores basados en materiales 2D.
Al darse cuenta del potencial de la tensionoptrónica, los investigadores estiraron una capa ultrafina de telururo de molibdeno, un semiconductor de material 2D, encima de una guía de ondas fotónicas de silicio para ensamblar un nuevo fotodetector. Luego usaron su "perilla de control" de straopoptronics recién creada para alterar supropiedades físicas para reducir el intervalo de banda electrónico, lo que permite que el dispositivo funcione a longitudes de onda de infrarrojo cercano, es decir, a la longitud de onda relevante de telecomunicaciones banda C alrededor de 1550 nm.
Los investigadores notaron un aspecto interesante de su descubrimiento: la cantidad de tensión que estos materiales semiconductores 2D pueden soportar es significativamente mayor en comparación con los materiales a granel para una cantidad dada de tensión. También notan que estos nuevos fotodetectores basados en materiales 2D son 1,000 vecesmás sensibles en comparación con otros fotodetectores que usan grafeno. Los fotodetectores capaces de tal extrema sensibilidad son útiles no solo para aplicaciones de comunicación de datos sino también para detección médica y posiblemente incluso sistemas de información cuántica.
"No solo encontramos una nueva forma de diseñar un fotodetector, sino que también descubrimos una metodología de diseño novedosa para dispositivos optoelectrónicos, que denominamos 'tensionoptrónica'. Estos dispositivos tienen propiedades únicas para la comunicación óptica de datos y para las redes neuronales artificiales fotónicas emergentes utilizadasen aprendizaje automático e inteligencia artificial ", dijo Volker Sorger, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en GW.
"Curiosamente, a diferencia de los materiales a granel, los materiales bidimensionales son candidatos particularmente prometedores para la ingeniería de deformación porque pueden soportar grandes cantidades de deformación antes de la ruptura. En el futuro cercano, queremos aplicar la deformación dinámicamente a muchos otros materiales bidimensionales enla esperanza de encontrar un sinfín de posibilidades para optimizar los dispositivos fotónicos ", dijo Rishi Maiti, becario postdoctoral en el departamento de ingeniería eléctrica e informática de GW.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad George Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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